特許 6563760 光ＣＴの温度特性改善方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6563760

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】光ＣＴの温度特性改善方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/24 20060101AFI20190808BHJP

   G01R 19/32 20060101ALI20190808BHJP

   G01R 19/00 20060101ALI20190808BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/24 E

   G01R19/32

   G01R19/00 M

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-189342(P2015-189342)

(22)【出願日】2015年9月28日

(65)【公開番号】特開2017-67465(P2017-67465A)

(43)【公開日】2017年4月6日

【審査請求日】2018年8月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】514105011

【氏名又は名称】株式会社東光高岳

(74)【代理人】

【識別番号】100091281

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 雄一

(72)【発明者】

【氏名】山口 達史

(72)【発明者】

【氏名】橋本 直樹

【審査官】 名取 乾治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２６６７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７１９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７１２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２２０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９０８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１４９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０８−５１００５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２６２０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６１８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００００８０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００９７５５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １５／２４

Ｇ０１Ｒ １９／００

Ｇ０１Ｒ １９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定電流が流れる導体を周回するように配置され、かつ、端部にミラーを有するセンサ用光ファイバと、
偏／検光子及びファラデー素子を備え、前記センサ用光ファイバに入射して前記被測定電流によりファラデー回転を受けた反射光を偏波面が直交する第１の信号，第２の信号に分離する光学部と、を有するセンサヘッド、及び、
前記第１の信号，第２の信号が受光素子を介してそれぞれ入力され、前記受光素子の出力信号の交流成分と直流成分との比からそれぞれ算出した変調度に基づいて前記被測定電流の大きさを測定する信号処理装置、を備え、
反射型電流センサとして構成される光ＣＴにおいて、
前記第１の信号，第２の信号に基づく変調度をそれぞれ正規化して電流成分に依存しない第１の変調度，第２の変調度を演算し、前記第１の変調度と第２の変調度との差分を算出して使用温度範囲における前記差分の温度特性を予め作成し、
前記温度特性を用いて、前記差分に対応する温度から前記センサヘッドの周囲温度を検出し、検出した前記周囲温度に対応する温度特性補正データを予め作成しておき、
前記信号処理装置により測定した前記被測定電流の大きさを前記温度特性補正データにより補正して前記被測定電流を温度補償することを特徴とする、光ＣＴの温度特性改善方法。

【請求項2】

請求項１に記載した光ＣＴの温度特性改善方法において、
前記第１の信号，第２の信号に基づく変調度を、被測定電流の実効値相当値によりそれぞれ除算して正規化することを特徴とする、光ＣＴの温度特性改善方法。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載した光ＣＴの温度特性改善方法において、
前記温度特性補正データは、前記第１の信号，第２の信号に基づく変調度の平均値を、前記第１の信号，第２の信号に基づく変調度の基準温度における平均値により正規化して求めたデータであることを特徴とする、光ＣＴの温度特性改善方法。

【請求項4】

被測定電流が流れる導体を周回するように配置されたセンサ用光ファイバと、
偏光子から前記センサ用光ファイバに入射して前記被測定電流によりファラデー回転を受けた透過光を、偏波面が直交する第１の信号，第２の信号に分離する検光子と、を有するセンサヘッド、及び、
前記第１の信号，第２の信号が受光素子を介してそれぞれ入力され、前記受光素子の出力信号の交流成分と直流成分との比からそれぞれ算出した変調度に基づいて前記被測定電流の大きさを測定する信号処理装置、
を備えた透過型電流センサが、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の前記反射型電流センサと近接して配置される光ＣＴにおいて、
前記反射型電流センサのセンサヘッドの周囲温度として検出された温度情報を、前記透過型電流センサのセンサヘッドの周囲温度としても用いることを特徴とする、光ＣＴの温度特性改善方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、反射型電流センサを温度センサとして利用した、光ＣＴ（光ファイバを用いた反射型電流センサまたは透過型電流センサ）の温度特性改善方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

光ＣＴ、特に反射型電流センサは、光ファイバを通過する光の偏波面が磁界の作用によって回転するファラデー効果を利用して、前記磁界を生じさせた電流を測定する装置であり、例えば、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）における電流値の測定に使用されている。
この種の光ＣＴにおいて、一般にファラデー素子のファラデー回転角は温度依存性を有するため、従来から、ファラデー素子の温度特性を改善する種々の方法が提案されている。

【0003】

まず、基本的な考え方として、磁気飽和時におけるファラデー回転角の温度係数ができるだけ小さいファラデー素子を用いる方法（第１の従来技術）がある。

【0004】

また、特許文献１には、磁気飽和時におけるファラデー回転角を所定温度において２２．５度＋α度に設定し、ファラデー回転角を２２．５度からα度だけ変化させることで、測定電流値における比誤差の変動幅を±０．５［％］に抑え、言い換えれば、光ＣＴの温度特性の傾きを変化させてその勾配を小さくするようにした電流測定装置（第２の従来技術）が記載されている。

【0005】

特許文献２には、ファラデー回転角を測定する信号処理装置に周囲温度測定用の温度センサを備え、この温度センサによる測定温度をセンサヘッドの周囲温度として推定すると共に、この推定温度を用いて光ＣＴの出力を補正する温度特性補正装置（第３の従来技術）が記載されている。
更に、特許文献３や非特許文献１には、信号処理装置において、ファラデー素子からの光を偏光分離素子により分離して得た二つの信号を異なるゲインにて増幅した後に、一方の出力を反転して他方と加算することにより、光ＣＴの温度特性の傾きを変化させてその勾配を小さくするようにした温度特性改善方法（第４の従来技術）が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−２７１２９２号公報（段落［００４８］〜［００５８］等）

【特許文献2】特開２０１０−７１９３４号公報（段落［００１８］〜［００２０］等）

【特許文献3】特開２０１０−２６１８４３号公報（段落［００２９］〜［００４７］等）

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】近藤 礼志，黒澤 潔，「光ファイバ電流センサの温度特性改善手法」，電気学会論文誌Ｂ，１３０巻４号，２０１０年

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

第１の従来技術は、磁気飽和時におけるファラデー回転角の温度依存性に着目したものである。しかし、光ＣＴの温度特性は、センサ用光ファイバ（鉛ガラスファイバ、石英ファイバ等）及び光学部を含むセンサヘッドの温度依存性と信号処理装置の温度依存性によって決まり、センサヘッドの温度依存性は、センサ用光ファイバのベルデ定数の温度係数と光学部を構成するファラデー素子のファラデー回転角の温度係数とによって決まる。
従って、ファラデー回転角の温度係数ができるだけ小さいファラデー素子を用いたとしても、センサ用光ファイバの温度依存性（鉛ガラスファイバの場合：０．０１［％／ｄｅｇ］）がなくならない限り、光ＣＴは、その使用温度範囲（−４０〜＋７０［℃］）において１．１［％］程度の温度依存性を有することになる。

【0009】

また、第２の従来技術はファラデー回転角の温度係数を調整して光ＣＴの温度特性の勾配を小さくし、第４の従来技術は信号処理装置における演算内容を改良して同様の効果を得ようとしているが、光ＣＴの温度依存性は線形ではなく曲線的に変化するため、結果として得られる温度特性改善効果は、光ＣＴに要求される精度（ＧＩＳ等に適用される電流値測定用の光ＣＴでは、比誤差の変動幅が±０．２［％］以内）を満足することが難しい。
更に、個々の光ＣＴが有する温度特性のばらつきを、光ＣＴの組立後に調整することも困難である。

【0010】

また、第３の従来技術において、信号処理装置とセンサヘッドとを同一の場所に配置することは物理的に不可能であるため、それぞれの周囲温度に差が生じることは避けられない。例えば、信号処理装置が屋内に配置され、センサヘッドが屋外に配置されるような場合には、信号処理装置及びセンサヘッドのそれぞれの設置環境に応じて周囲温度の差が大きくなり、光ＣＴ出力の温度補償精度が低下する。

【0011】

加えて、保護継電器等の分野では、１００〜１８０[ｋＡ]の大電流を測定するために透過型電流センサが用いられており、これら保護用の透過型電流センサに関しても、定格電流領域において比誤差の変動幅をできるだけ小さくすることが求められている。

【0012】

そこで、本発明の解決課題は、光ＣＴに要求される計測精度を所定の使用温度範囲において満足するようにした光ＣＴの温度特性改善方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、被測定電流が流れる導体を周回するように配置され、かつ、端部にミラーを有するセンサ用光ファイバと、
偏／検光子及びファラデー素子を備え、前記センサ用光ファイバに入射して被測定電流によりファラデー回転を受けた反射光を偏波面が直交する第１の信号，第２の信号に分離する光学部と、を有するセンサヘッド、及び、
前記第１の信号，第２の信号が受光素子を介してそれぞれ入力され、前記受光素子の出力信号の交流成分と直流成分との比からそれぞれ算出した変調度に基づいて被測定電流の大きさを測定する信号処理装置、を備え、
反射型電流センサとして構成される光ＣＴにおいて、
前記第１の信号，第２の信号に基づく変調度をそれぞれ正規化して電流成分に依存しない第１の変調度，第２の変調度を演算し、前記第１の変調度と第２の変調度との差分を算出して使用温度範囲における前記差分の温度特性を予め作成し、
前記温度特性を用いて、前記差分に対応する温度から前記センサヘッドの周囲温度を検出し、検出した前記周囲温度に対応する温度特性補正データを予め作成しておき、
前記信号処理装置により測定した被測定電流の大きさを前記温度特性補正データにより補正して被測定電流を温度補償するものである。

【0014】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載した光ＣＴの温度特性改善方法において、前記第１の信号，第２の信号に基づく変調度を、被測定電流の実効値相当値によりそれぞれ除算して正規化するものである。

【0015】

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載した光ＣＴの温度特性改善方法において、前記温度特性補正データは、前記第１の信号，第２の信号に基づく変調度の平均値を、前記第１の信号，第２の信号に基づく変調度の基準温度における平均値により正規化して求めたデータであることを特徴とする。

【0016】

請求項４に係る発明は、被測定電流が流れる導体を周回するように配置されたセンサ用光ファイバと、
偏光子から前記センサ用光ファイバに入射して前記被測定電流によりファラデー回転を受けた透過光を、偏波面が直交する第１の信号，第２の信号に分離する検光子と、を有するセンサヘッド、及び、
前記第１の信号，第２の信号が受光素子を介してそれぞれ入力され、前記受光素子の出力信号の交流成分と直流成分との比からそれぞれ算出した変調度に基づいて前記被測定電流の大きさを測定する信号処理装置、
を備えた透過型電流センサが、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載した前記反射型電流センサと近接して配置される光ＣＴにおいて、
前記反射型電流センサのセンサヘッドの周囲温度として検出された温度情報を、前記透過型電流センサのセンサヘッドの周囲温度としても用いるものである。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、電流を測定する反射型電流センサの使用温度範囲において、測定電流値の比誤差の変動幅を±０．２[％]以内に抑え、また、反射型電流センサにより検出した温度情報を過電流保護等に用いる透過型電流センサにも用いることで、その比誤差の変動幅を従来よりも小さくすることができる。
これにより、高精度な電流測定動作、保護動作を実現可能な光ＣＴを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係る光ＣＴの全体構成図である。

【図2】図１における光学部の構成図である。

【図3】図１におけるアナログ信号処理部の構成図である。

【図4】図１におけるディジタル信号処理部の機能ブロック図である。

【図5】図４の主要部の説明図である。

【図6】信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の変調度及びその差分の温度特性を示す図である。

【図7】信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の変調度を正規化し、その差分を求める手順を示す概念図である。

【図8】図４における温度計測部の機能ブロック図である。

【図9】図４における温度補正部の機能ブロック図である。

【図10】図９の温度補正部における変調度及びその平均値、並びに、温度特性補正データを概念的に示した図である。

【図11】温度特性改善前の反射型電流センサによる被測定電流の比誤差を示す図である。

【図12】本発明の第１実施形態において、温度特性改善後の反射型電流センサによる被測定電流の比誤差を示す図である。

【図13】本発明の第２実施形態の全体構成図である。

【図14】温度特性改善前の透過型電流センサによる被測定電流の比誤差を示す図である。

【図15】本発明の第２実施形態において温度特性改善後の透過型電流センサによる被測定電流の比誤差を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、本発明の第１実施形態に係る光ＣＴ（反射型電流センサ）の全体構成図であり、この光ＣＴは、信号処理装置１００とセンサヘッド２０とから構成されている。

【0020】

信号処理装置１００において、１０は光源部、１１は光源ユニット、１２は光サーキュレータ、１３は伝送用光ファイバであり、光源ユニット１１から出射された光は光サーキュレータ１２、伝送用光ファイバ１３を介してセンサヘッド２０の光学部２１に送出される。
光学部２１は、図２に示すように構成されており、偏／検光子２１ａと、レンズ２１ｂと、ガーネット結晶等のファラデー回転子２１ｄ及び永久磁石２１ｅからなるファラデー素子２１ｃとを備え、ファラデー回転子２１ｄの出射側に鉛ガラスファイバ等のセンサ用光ファイバ２２が配置されている。なお、２４は保護チューブである。

【0021】

図１に示すように、センサ用光ファイバ２２は、その先端部にミラー２３を備え、被測定電流Ｉが流れる導体を周回するように配置されている。ここで、ミラー２３は、センサ用光ファイバ２２の先端部に平面鏡を固着しても良いし、蒸着によってセンサ用光ファイバ２２の先端部に鏡面を形成したものでも良い。
前述した光学部２１において、伝送用光ファイバ１３から偏／検光子２１ａ、レンズ２１ｂを介してファラデー素子２１ｃに入射した光は、２２．５度のファラデー回転を受けてセンサ用光ファイバ２２に入射する。センサ用光ファイバ２２への入射光は、被測定電流値Ｉが作る磁界によってファラデー回転を受け、ミラー２３により反射して再びセンサ用光ファイバ２２からファラデー素子２１ｃに入射する。この入射光は、２２．５度の追加のファラデー回転を受け、更に偏／検光子２１ａにより偏内面が互いに直交する二つの直線偏波成分に分離される。

【0022】

そして、一方の成分は第２の信号Ｓｉｇ２として、伝送用光ファイバ７２から後述する信号処理装置１００内の第２の受光素子（フォトダイオード）ＰＤ２に入射する。また、他方の成分は伝送用光ファイバ１３から光サーキュレータ１２に戻り、伝送用光ファイバ７１から信号処理装置１００内の第１の受光素子（フォトダイオード）ＰＤ１に第１の信号Ｓｉｇ１として入射する。

【0023】

次に、図３は、信号処理装置１００におけるアナログ信号処理部４０の構成を示している。
図３において、第１の信号Ｓｉｇ１は、受光素子ＰＤ１により電流信号に変換され、Ｉ／Ｖ変換部４１ａにより電圧信号に変換される。この電圧信号は直流成分ＤＣ１に交流成分ＡＣ１が重畳されたものであるため、Ｉ／Ｖ変換部４１ａの出力をローパスフィルタ４２ａに通して直流成分ＤＣ１を抽出すると共に、減算部４３ａにおいて、Ｉ／Ｖ変換部４１ａの出力から直流成分ＤＣ１を減算することにより、交流成分ＡＣ１を抽出する。
同様にして、第２の信号Ｓｉｇ２についても、Ｉ／Ｖ変換部４１ｂ、ローパスフィルタ４２ｂ、及び減算部４３ａの作用により、直流成分ＤＣ２及び交流成分ＡＣ２が抽出される。

【0024】

これらの直流成分ＤＣ１，ＤＣ２及び交流成分ＡＣ１，ＡＣ２は、図１のＡＤコンバータ５０によりディジタル信号に変換され、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のディジタル信号処理部６０に入力される。

【0025】

図４は、ディジタル信号処理部６０においてソフトウェアによって実現される機能ブロック図である。
変調度演算手段６１は、信号Ｓｉｇ１の交流成分ＡＣ１を直流成分ＤＣ１にて除算し、同様に信号Ｓｉｇ２の交流成分ＡＣ２を直流成分ＤＣ２にて除算することにより、各信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の変調度（ＡＣ１／ＤＣ１），（ＡＣ２／ＤＣ２）を演算する。なお、各信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の変調度は互いに逆相となっている。

【0026】

これらの変調度（ＡＣ１／ＤＣ１），（ＡＣ２／ＤＣ２）は、電流成分算出手段６２に入力され、図５に示すごとく各変調度の差分を求めることにより、被測定電流値Ｉによるファラデー回転角に比例した電流成分（温度補償されていない電流成分）Ｉ_ｋを得ることができる。上記の変調度演算手段６１における交流成分の直流成分による規格化、及び、電流成分算出手段６２における平均化処理により、受光パワーの変化による検出感度の変動や受光素子ＰＤ１，ＰＤ２等の特性のバラツキをキャンセルすることができる。

【0027】

ここで、変調度演算手段６１により演算される各信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の変調度（ＡＣ１／ＤＣ１），（ＡＣ２／ＤＣ２）は、実際には曲線であるが、これらを一次直線により近似して所定の周囲温度範囲（例えば、−４０°〜＋８０［℃］）の温度特性を求めると、図６の特性線Ｐ１（△のプロット）、特性線Ｐ２（■のプロット）のようになる。また、両者の差分は、図６の特性線Ｐ３（○のプロット）のようになる。
これらの特性線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、予め求めておくことが可能であり、特性線Ｐ３を用いれば、センサヘッド２０の周囲温度を推定することが可能である。

【0028】

ただし、各信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の変調度（ＡＣ１／ＤＣ１），（ＡＣ２／ＤＣ２）は、被測定電流値Ｉに比例する信号であり、周囲温度のみによって変化するわけではない。従って、各変調度の差分に基づいて周囲温度を推定する場合には、被測定電流値Ｉに依存しないように各変調度を正規化し、電流値に依存しない各変調度及びその差分の温度特性を得る必要がある。

【0029】

いま、第１の信号Ｓｉｇ１の変調度（ＡＣ１／ＤＣ１）をｍ１・ｓｉｎ（ωｔ）とし、この信号Ｓｉｇ１に対して逆相である第２の信号Ｓｉｇ２の変調度（ＡＣ２／ＤＣ２）を、−ｍ２・ｓｉｎ（ωｔ）とおく。
変調度の被測定電流成分をｍ・ｓｉｎ（ωｔ）とすると、その実効値相当値は（ｍ／√２）になる。なお、ｍ＝ｍ１−（−ｍ２）＝ｍ１＋ｍ２とおく。この実効値相当値（ｍ／√２）により信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の変調度をそれぞれ除算して正規化すると、数式１，数式２を得る。
[数式１]
Ｍ１＝ｍ１・ｓｉｎ（ωｔ）／（ｍ／√２）＝√２・ｍ１・ｓｉｎ（ωｔ）／ｍ
[数式２]
Ｍ２＝−ｍ２・ｓｉｎ（ωｔ）／（ｍ／√２）＝−√２・ｍ２・ｓｉｎ（ωｔ）／ｍ

【0030】

図７（ａ）は、上述した正規化の様子を概念的に示したものであり、信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の変調度を被測定電流成分の実効値相当値（ｍ／√２）により除算して得た特性（温度特性）Ｍ１，Ｍ２は、図７（ａ）の下段に示すようになる。図７（ｂ）は、これらの特性Ｍ１，Ｍ２を抽出したものである。

【0031】

いま、周囲温度の基準温度を例えば２０［℃］とした時の特性Ｍ１(20)，Ｍ２(20)の差分ΔＭが０となるようにΔＭ特性を求めると、図７（ｃ）のようになる。このΔＭ特性は、周囲温度Ｔ［℃］と変調度の差分ΔＭとの関係を示しており、個々のセンサヘッドについて求めることができるから、テーブル等の形で予め準備しておく。

【0032】

なお、図８は、上述した処理を実現するための、図４の温度計測・補正手段６５内の温度計測部６５ａの機能ブロック図である。
図８において、８１，８６〜８８は加減算手段、８２は実効値相当値演算手段、８３，８４は除算手段、８５はメモリ、８９はΔＭ特性をテーブル等により備えた温度変換手段である。メモリ８５は、周囲温度が２０［℃］の時の差分ΔＭを０にする操作を行うために、Ｍ１(20)，Ｍ２(20)の値を記憶しておくものであり、後続する加減算手段８６，８７によりＭ１，Ｍ２からＭ１(20)，Ｍ２(20)をそれぞれ減算してその結果の差分を加減算手段８８により求め、図７（ｃ）のΔＭ特性を得る。

【0033】

図４に示した温度計測・補正手段６５内の温度計測部６５ａは、第１，第２の信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２の変調度（ＡＣ１／ＤＣ１），（ＡＣ２／ＤＣ２）を実効値相当値（ｍ／√２）により正規化して特性Ｍ１，Ｍ２を求め、両者の差分ΔＭに応じた周囲温度Ｔ［℃］（例えば、Ｔ＝６０［℃］）を図７（ｃ）のΔＭ特性に基づいて同定するものである。

【0034】

次に、図４の温度計測・補正手段６５内の温度補正部６５ｂについて説明する。
図９は、温度補正部６５ｂの機能ブロック図である。図９において、第１の信号Ｓｉｇ１の変調度（ＡＣ１／ＤＣ１）であるｍ１・ｓｉｎ（ωｔ）＝Ｐ１と、第２の信号Ｓｉｇ２の変調度（ＡＣ２／ＤＣ２）である−ｍ２・ｓｉｎ（ωｔ）＝Ｐ２とを加減算手段９１に入力し、更に乗算手段９２により１／２を乗算して平均値（Ｐ＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２）を求める。この平均値Ｐは、メモリ９３及び除算手段９４に入力される。
ここで、図１０（ａ）は、上記のＰ１，Ｐ２，Ｐを概念的に示した図である。

【0035】

図９のメモリ９３には、周囲温度の基準温度を例えば２０［℃］とした時の平均値Ｐ(20)＝（Ｐ１(20)＋Ｐ２(20)）／２が記憶され、この平均値Ｐ(20)が除算手段９４に入力されている。
除算手段９４では、乗算手段９２から出力された平均値Ｐを平均値Ｐ(20)により除算して正規化することにより、基準温度における平均値Ｐ(20)に対する平均値Ｐの比、すなわちＰ／Ｐ(20)が演算される。この比Ｐ／Ｐ(20)は、温度特性補正データＥ_ｍとしてメモリ９５に記憶される。

【0036】

図１０（ｂ）は、上記の温度特性補正データＥ_ｍの概念図であり、周囲温度が２０［℃］における比Ｐ／Ｐ(20)を１．０として正規化してある。
図１０（ａ）のＰ１，Ｐ２，Ｐはセンサヘッド２０ごとに予め求めることができ、図１０（ｂ）の温度特性補正データＥ_ｍも予め算出可能である。この温度特性補正データＥ_ｍを図９のメモリ９５に記憶させておけば、前述した温度計測部６５ａが図８により求めた周囲温度Ｔに対応する温度特性補正データＥ_ｍを得ることができる。

【0037】

図９に戻って、周囲温度Ｔに応じてメモリ９５から読み出した温度特性補正データＥ_ｍは、除算手段９６に送られる。この除算手段９６において、図４における電流成分算出手段６２が算出した電流成分Ｉ_ｋを温度特性補正データＥ_ｍによって除算することにより、温度補正済みの電流値Ｉ_ｎが得られる。
この電流値Ｉ_ｎは、図４の非直線性補正手段６３において被測定電流に対する変調度の非直線性を補正した後、最終調整手段６４により変換比の調整等を行い、導体を流れる電流Ｉの測定値として出力される。なお、非直線性補正手段６３及び最終調整手段６４は本発明に必須の構成要件ではなく、温度補正部６５ｂによって電流値Ｉ_ｎを得ることにより所期の目的を達成することができる。

【0038】

ここで、図１１は、温度特性改善前の反射型電流センサによる被測定電流の比誤差を示しており、図１２は、本発明の第１実施形態において、温度特性改善後の反射型電流センサによる被測定電流の比誤差を示している。
これらの図から明らかなように、第１実施形態によれば、−４０〜＋８０［℃］の範囲において、比誤差の変動範囲がほぼ−０．１［％］以下になっており、ＧＩＳ等の電流値測定用の光ＣＴとして十分な温度特性が得られている。

【0039】

次に、本発明の第２実施形態を説明する。
保護継電器等に使用されている保護用の透過型電流センサは、反射型電流センサのごとくファラデー素子を使用していないため、第１実施形態のようにセンサヘッドの周囲温度センサとしてファラデー素子を利用することができない。ここで、一般的に光ＣＴでは、電流を高精度に測定するための測定用の反射型電流センサと、過電流保護等を行う保護用の透過型電流センサとが近接して設置されている。
従って、第１実施形態により測定用の反射型電流センサが検出した周囲温度情報を、保護用の透過型電流センサのセンサヘッドの周囲温度情報としても利用すれば、透過型電流センサによる被測定電流の温度補償を行うことができる。本発明の第２実施形態は、この点に着目したものである。

【0040】

なお、良く知られているように、透過型電流センサは、被測定電流が流れる導体を周回するように配置されたセンサ用光ファイバと、偏光子からセンサ用光ファイバに入射して被測定電流によりファラデー回転を受けた透過光を偏波面が直交する第１の信号，第２の信号に分離する検光子と、を有するセンサヘッド、及び、第１，第２の信号が受光素子を介してそれぞれ入力され、これらの受光素子の出力信号の交流成分と直流成分との比からそれぞれ算出した変調度に基づいて被測定電流の大きさを測定する信号処理装置を少なくとも備えている。

【0041】

図１３は、第２実施形態の全体構成図である。図１３において、２００Ａは第１実施形態が適用される反射型電流センサの信号処理基板であり、図１に示した信号処理装置１００の主要部を構成する。また、図１３の２００Ｂは保護用の透過型電流センサの信号処理基板であり、同じく透過型電流センサの信号処理装置の主要部を構成している。

【0042】

この実施形態の概略的な動作としては、例えば、反射型電流センサの信号処理基板２００Ａから、前述の温度計測部６５ａにより計測した温度データ（温度Ｔ）と温度補正済みの電流データ（電流値Ｉ_ｎ）とを通信基板３００に伝送し、通信基板３００から、上記温度データを透過型電流センサの信号処理基板２００Ｂに伝送する。
信号処理基板２００Ｂでは、透過型電流センサによる電流検出データに対し、上記温度データを用いて第１実施形態と同様の動作により温度補償を行い、温度補正済みの電流データを生成する。そして、この電流データを通信基板３００に伝送する。

【0043】

同期Ｉ／Ｆ基板４００は、通信基板３００に１ＰＰＳ同期信号を伝送し、通信基板３００は、１ＰＰＳ同期信号に同期した反射型電流センサ及び透過型電流センサの電流データを信号処理基板２００Ａ，２００Ｂから読み出し、同期Ｉ／Ｆ基板４００に伝送する。そして、同期Ｉ／Ｆ基板４００は、反射型電流センサ及び透過型電流センサの温度補正済みの電流データを光ＣＴ出力として外部に伝送する。

【0044】

図１４は、温度特性改善前の透過型電流センサによる被測定電流の比誤差を示しており、図１５は、本発明の第２実施形態において、温度特性改善後の透過型電流センサによる被測定電流の比誤差を示している。
これらの比較から明らかなように、第２実施形態によれば、−４０〜＋８０［℃］の範囲において、比誤差の変動範囲がほぼ±０．２［％］以下に抑えられており、保護用の光ＣＴとして十分な温度特性が得られている。

【符号の説明】

【0045】

１０：光源部
１１：光源ユニット
１２：光サーキュレータ
１３，７１，７２：伝送用光ファイバ
２０：センサヘッド
２１：光学部
２１ａ：偏／検光子
２１ｂ：レンズ
２１ｃ：ファラデー素子
２１ｄ：ファラデー回転子
２１ｅ：永久磁石
２２：センサ用光ファイバ
２３：ミラー
２４：保護チューブ
４０：アナログ信号処理部
４１ａ，４１ｂ：Ｉ／Ｖ変換部
４２ａ，４２ｂ：ローパスフィルタ
４３ａ，４３ｂ：減算部
５０：ＡＤコンバータ
６０：ディジタル信号処理部（ＦＰＧＡ：Field-Programmable Gate Array）
６１：変調度演算手段
６２：電流成分算出手段
６３：非直線性補正手段
６４：最終調整手段
６５：温度計測・補正手段
６５ａ：温度計測部
６５ｂ：温度補正部
８１，８６，８７，８８，９１：加減算手段
８２：実効値相当値演算手段
８３，８４，９４：除算手段
８５，９３，９５：メモリ
８９：温度変換手段
９２：乗算手段
９６：除算手段
１００：信号処理装置
２００Ａ，２００Ｂ：信号処理基板
３００：通信基板
４００：同期Ｉ／Ｆ基板
ＰＤ１，ＰＤ２：受光素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】